Пластиковые отходы, которые попадают в океаны и реки, представляют собой глобальную экологическую угрозу с пагубными последствиями для здоровья животных, людей и экосистем. Теперь, используя крошечные углеродные магниты в форме катушки, исследователи из Австралии разработали новый подход к очистке источников воды от микропластика, который загрязняет их, не нанося вреда близлежащим микроорганизмам. Их работа появится 31 июля в журнале Matter..
«Микропластики адсорбируют органические и металлические загрязнители, когда они путешествуют по воде, и высвобождают эти опасные вещества в водные организмы при употреблении в пищу, заставляя их накапливаться по всей пищевой цепочке», - говорит старший автор Шаобинь Ван, профессор химии. инженерии в Университете Аделаиды (Австралия).«Углеродные нанопружины достаточно прочны и стабильны, чтобы разбить этот микропластик на соединения, которые не представляют такой угрозы для морской экосистемы».
Хотя микропластик часто невидим невооруженным глазом, он является повсеместным загрязнителем. Некоторые из них, такие как отшелушивающие шарики, содержащиеся в популярной косметике, просто слишком малы, чтобы их можно было отфильтровать во время промышленной очистки воды. Другие производятся косвенно, когда более крупный мусор, такой как бутылки из-под газировки или шины, выветривается на солнце и песке.
Чтобы разложить микропластик, исследователям пришлось создать короткоживущие химические вещества, называемые активными формами кислорода, которые запускают цепные реакции, расщепляющие различные длинные молекулы, из которых состоит микропластик, на крошечные и безвредные сегменты, растворяющиеся в воде. Однако активные формы кислорода часто производятся с использованием тяжелых металлов, таких как железо или кобальт, которые сами по себе являются опасными загрязнителями и поэтому не подходят для окружающей среды..
Чтобы обойти эту проблему, исследователи нашли более экологичное решение в виде углеродных нанотрубок, пропитанных азотом, которые помогают увеличить выработку активных форм кислорода. Катализаторы из углеродных нанотрубок, имеющие форму пружины, удалили значительную часть микропластика всего за восемь часов, оставаясь при этом стабильными в суровых окислительных условиях, необходимых для разрушения микропластика. Спиральная форма повышает стабильность и максимально увеличивает площадь реактивной поверхности. В качестве бонуса, добавление небольшого количества марганца, закопанного далеко от поверхности нанотрубок, чтобы предотвратить его выщелачивание в воду, мельчайшие пружины стали магнитными..
«Наличие магнитных нанотрубок особенно интересно, потому что это позволяет легко собирать их из реальных потоков сточных вод для повторного использования в целях восстановления окружающей среды», - говорит Сяогуан Дуань, научный сотрудник химической инженерии в Аделаиде, который также руководил проектом..
Поскольку нет двух совершенно одинаковых микропластиков, следующие шаги исследователей будут сосредоточены на обеспечении того, чтобы нанопружины работали с микропластиками разного состава, формы и происхождения. Они также намерены продолжать строго подтверждать нетоксичность любых химических соединений, образующихся в качестве промежуточных или побочных продуктов при разложении микропластика.
Исследователи также говорят, что эти промежуточные продукты и побочные продукты могут быть использованы в качестве источника энергии для микроорганизмов, от которых в настоящее время страдают загрязняющие окружающую среду пластмассы. «Если пластиковые загрязнители можно будет перепрофилировать в пищу для роста водорослей, использование биотехнологии для решения экологических проблем станет триумфом экологически безопасных и экономически эффективных способов», - говорит Ван.